[論文レビュー] Varying c cosmology has Planck epoch escape problem

D. H. Coule|arXiv (Cornell University)|Nov 17, 1998

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、インフレーションの代替として、光の速度が変化する（Vc）宇宙論が、初期宇宙の問題を解決できるかを調査している。その結果、プランクスケールがより高いcのもとで縮小するにつれ、宇宙はプランク時代から脱出するという深刻な脱出問題に直面し、インフレーションを必要としないVcモデルが宇宙論的問題を解決できる能力が著しく制限されることを示している。

ABSTRACT

It has been suggested that by increasing the speed of light during the early universe various cosmological problems of Big Bang cosmology can be overcome, without requiring an inflationary phase. However, we find that as the Planck length and Planck time are then made correspondingly smaller, and together with the need that the universe should escape the Planck epoch, the higher $c$ models have very limited ability to resolve such problems.

研究の動機と目的

• 変化する光の速度（Vc）モデルがインフレーションを必要とせずに、標準的な宇宙論的問題を解決できるかどうかを評価すること。
• より高いc値のもとでのプランク長さと時間の短縮がもたらす影響を検討すること。
• Vcシナリオのもとで、宇宙がプランク時代から成功裏に脱出できるかどうかを特定すること。
• Vc宇宙論が水平線問題と平坦性問題を克服する可能性を評価すること。

提案手法

• プランク長さとプランク時間を変化するcのもとで分析し、それらがcに反比例してスケーリングすることを示している。
• 宇宙がプランク時代から脱出できる必要があるという要件をもとに、妥当なVcモデルを制約している。
• 次元解析と宇宙論的スケーリング則を用いて、より高いcのもとでの初期宇宙の力学的進化を評価している。
• Vcモデルにおけるプランク時代からの脱出条件を、標準的なビッグバン宇宙論と比較している。
• 導かれた制約のもとで、水平線問題と平坦性問題が解決されるかどうかを評価している。
• Vcモデルが既知の物理的限界と、量子重力における最小スケールの必要性と整合しているかどうかを検討している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 変化するcの宇宙論は、インフレーションを伴わずに水平線問題と平坦性問題を解決できるか？
• RQ2 より高いcのもとでプランク長さと時間が短縮されることにより、宇宙がプランク時代から脱出できる能力にどのような影響を与えるか？
• RQ3 プランク時代からの脱出条件が、妥当なVcモデルに課す制約は何か？
• RQ4 Vcモデルがインフレーションの必要性を回避できる物理的に整合性のある領域は存在するか？
• RQ5 プランク単位のスケーリング則が、Vc宇宙論の有効性をどのように制限するか？

主な発見

• より高いcのもとでプランク長さと時間が短縮されることにより、プランク時代からの脱出がより困難になる。
• プランク時代からの脱出要件が、妥当なVcモデルの範囲を著しく制限する。
• 変化するcのモデルは、プランクスケールの脱出障壁を克服できないため、宇宙論的問題を解決できる能力が限定的である。
• プランク時代からの制約が、Vc宇宙論の効果性を当初の予想よりも著しく低下させる。
• 分析により、Vcモデルは追加のメカニズム（例：インフレーション）がなければ、水平線問題と平坦性問題を一貫して解決できないことが示された。
• 本研究は、プランクスケールの制約によって、初期宇宙の力学に根本的な物理的制限が存在することを結論づけている。